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Die Erfindung betrifft eine fluidische Fördereinrichtung mit zwei Zahnradpumpen, die jeweils ein Zahnradpaar umfassen, das jeweils ein angetriebenes Primärzahnrad umfasst, das mit einem Sekundärzahnrad kämmt, wobei die Primärzahnräder durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben sein können.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2010 054 250 A1 ist eine Hydrauliksteuerung mit einer Steuerplattenanordnung und einer hydraulischen Fördereinrichtung zum Fördern eines Hydraulikmediums bekannt. Die hydraulische Fördereinrichtung ist in die Steuerplattenanordnung integriert und umfasst zwei als Außenzahnradpumpen ausgeführte Hydraulikpumpen, die durch eine gemeinsame Pumpenwelle angetrieben sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine fluidische Fördereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und die Bereitstellung unterschiedlicher Druckniveaus ermöglicht.
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Die Aufgabe ist bei einer fluidischen Fördereinrichtung mit zwei Zahnradpumpen, die jeweils ein Zahnradpaar umfassen, das jeweils ein angetriebenes Primärzahnrad umfasst, das mit einem Sekundärzahnrad kämmt, wobei die Primärzahnräder durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben sein können, dadurch gelöst, dass die beiden Zahnradpaare den gleichen Achsabstand, aber unterschiedliche Verzahnungsgeometrien aufweisen, um verschiedene Drücke beziehungsweise Volumenströme bereitzustellen. Als Achsabstand eines Zahnradpaares wird der kürzeste Abstand zwischen zwei Achsen bezeichnet. Die beiden Zahnradpumpen stellen eine Doppelzahnradpumpe dar, mit der zum Beispiel Steuerdrucköl mit einem relativ hohen Steuerdruck und einem relativ kleinen Steuervolumenstrom und gleichzeitig Kühl-/Schmieröl mit einem relativ geringen Druck und einem relativ großen Volumenstrom bereitgestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung ist vorzugsweise elektrisch angetrieben. Die Zahnradpumpe, die den relativ geringen Druck bereitstellt, wird auch als Niederdruckpumpe bezeichnet. Analog wird die Zahnradpumpe, die den relativ hohen Druck bereitstellt, als Hochdruckpumpe bezeichnet. Die erfindungsgemäße fluidische Fördereinrichtung arbeitet im Betrieb leiser als herkömmliche Fördereinrichtungen. Darüber hinaus werden auch bei hohen Fluidtemperaturen keine erhöhten Antriebsmomente benötigt. Schließlich benötigt die erfindungsgemäße Fördereinrichtung weniger Bauraum als herkömmliche Fördereinrichtungen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Primärzahnräder auf der gemeinsamen Antriebswelle und die Sekundärzahnräder auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind. Die Antriebswelle ist vorzugsweise durch einen Elektromotor angetrieben. Die Antriebswelle und die Drehachse sind vorzugsweise parallel zueinander drehbar gelagert. Die Primärzahnräder sind vorzugsweise drehfest mit der Antriebswelle verbunden. Die Sekundärzahnräder sind vorzugsweise drehfest, aber mit einem gewissen Winkelspiel, mit der Drehachse verbunden. Das Winkelspiel ermöglicht den Ausgleich von Toleranzen, insbesondere Teilungsfehlern.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Primärzahnräder einseitig und das andere Primärzahnrad zweiseitig gelagert ist. Zur Lagerung der Zahnräder werden vorzugsweise Gleitlager verwendet. Alternativ können aber auch Wälzlager verwendet werden. Das Primärzahnrad oder Zahnradpaar der Hochdruckpumpe ist vorzugsweise einseitig gelagert. Die einseitige Lagerung wird auch als fliegende Lagerung bezeichnet. Das Primärzahnrad oder Zahnradpaar der Niederdruckpumpe ist vorzugsweise zweiseitig gelagert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsgeometrie eines der beiden Zahnradpaare eine Profilverschiebung aufweist, oder dass die Verzahnungsgeometrien der beiden Zahnradpaare unterschiedliche Profilverschiebungen aufweisen. Bei einer Profilverschiebung wird die Form von Zahnflanken verändert, um die Eigenschaften des Zahnrads zu beeinflussen. Dabei entspricht die Profilverschiebung dem Weg, den ein Werkzeug zur Erzeugung der Zahnflanke, weniger tief oder tiefer zugestellt wird. Ein Vorteil der Profilverschiebung ergibt sich dadurch, dass die Verzahnungsbreite einer der Pumpen bei identischem Verdrängervolumen kleiner gehalten werden kann. Dadurch wird das Verhalten der Pumpe beim Befüllen und Entleeren verbessert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsgeometrien der beiden Zahnradpaare unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen. Die Zähnezahl der Niederdruckpumpe ist vorzugsweise kleiner als die der Hochdruckpumpe.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsgeometrien der beiden Zahnradpaare unterschiedliche Verzahnungsbreiten aufweisen. Die Hochdruckpumpe hat vorzugsweise eine kleinere Verzahnungsbreite als die Niederdruckpumpe.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die fluidische Fördereinrichtung als Doppel-Außenzahnradpumpe ausgeführt ist und/oder ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiges Pumpengehäuse umfasst. Das Pumpengehäuse ist vorzugsweise mehrteilig ausgeführt und umfasst vorteilhaft einen Lagerdeckel, zwei Gehäuseringe, einen Zwischendeckel und einen Abschlussdeckel. Durch die kreiszylinderförmige Gestalt kann die Fördereinrichtung auf einfache Art und Weise in ein Durchgangsloch oder Sackloch mit einer kreiszylindermantelförmigen Gestalt, insbesondere eine Einbaubohrung, eingebaut werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse mindestens eine radiale Saugöffnung umfasst. Radial bedeutet quer zur Drehachse beziehungsweise zur Antriebswelle. Die Saugöffnung erstreckt sich in axialer Richtung vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Verzahnungsbreite eines der Zahnradpaare, insbesondere des Zahnradpaares der Niederdruckpumpe. Besonders vorteilhaft kann sich die Saugöffnung in axialer Richtung auch über die Verzahnungsbreite eines der Zahnradpaare hinaus erstrecken.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse mindestens zwei radiale Drucköffnungen umfasst. Über die Saugöffnungen wird Fluid angesaugt, das in der Fördereinrichtung mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt wird. An den beiden Drucköffnungen wird Fluid mit unterschiedlichen Drücken und unterschiedlichen Volumenströmen bereitgestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der fluidischen Fördereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse nur radiale Dichtstellen zur Fluidübergabe aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein radiales Dichtkonzept ermöglicht, wodurch der Einbau in und die Abdichtung gegenüber der Wandung eines im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Einbauraums, wie einer Einbaubohrung, vereinfacht wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen fluidischen Fördereinrichtung mit Blick auf einen Ansaugbereich;
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2 die Fördereinrichtung aus 1 mit Blick auf einen Auslassbereich;
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3 ein Konzept zur Lagerung der Fördereinrichtung aus den 1 und 2 im Längsschnitt;
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4 die Fördereinrichtung aus den 1 bis 3 im Längsschnitt durch die Fluidführung;
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5 die gleiche Darstellung wie in 4 mit Pfeilen zur Veranschaulichung der Fluidführung und
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6 eine perspektivische Darstellung zweier Zahnradpaare zur Darstellung von zwei Zahnradpumpen in der fluidischen Fördereinrichtung aus den 1 bis 5.
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In den 1 bis 6 ist eine fluidische Fördereinrichtung 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die fluidische Fördereinrichtung 1 umfasst ein Pumpengehäuse 4, das im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Aus dem Pumpengehäuse 4 ragt ein Ende 5 einer Antriebswelle 6 heraus. Zum Antrieb der fluidischen Fördereinrichtung 1 wird die Antriebswelle 6 an ihrem Ende 5, zum Beispiel über eine geeignete Kupplungseinrichtung, drehfest mit einer Antriebswelle eines Elektromotors verbunden.
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In das Pumpengehäuse 4 ist eine Hochdruckpumpe 8 und eine Niederdruckpumpe 9 integriert. Die beiden Pumpen 8, 9 sind als Außenzahnradpumpen ausgeführt und liefern unterschiedliche Drücke beziehungsweise Volumenströme. Die Niederdruckpumpe 8 umfasst einen Gehäusering 10 mit einem Lagerdeckel 11. Die Hochdruckpumpe 9 umfasst einen Gehäusering 14 und einen Abschlussdeckel 15.
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Zwischen den Gehäuseringen 10 und 14 ist ein Zwischendeckel 18 angeordnet. Die beiden Gehäuseringe 10, 14 und die drei Deckel 11, 15, 18 stellen zusammen das Pumpengehäuse 4 dar. Das Antriebswellenende 5 ragt durch den Lagerdeckel 11 aus dem Pumpengehäuse 4 heraus. Der Gehäusering 10 der Niederdruckpumpe 8 umfasst einen Mittensteg 20, der zwei Ansaugöffnungen 21, 22 voneinander trennt.
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Die Ansaugöffnung 21 wird von dem Gehäusering 10 und dem Lagerdeckel 11 begrenzt. Die Ansaugöffnung 22 wird von dem Gehäusering 10 und dem Zwischendeckel 18 begrenzt. Über die beiden Ansaugöffnungen 21, 22 wird Fluid, insbesondere ein Hydraulikmedium, wie Hydrauliköl, in die Niederdruckpumpe 8 und die Hochdruckpumpe 9 angesaugt.
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Der Gehäusering 10, der Zwischendeckel 18 und der Gehäusering 14 sind zwischen dem Lagerdeckel 11 und dem Abschlussdeckel 15 angeordnet und mit Hilfe von Pumpenstiften 24 relativ zu diesen positioniert. Mit Hilfe von Pumpenschrauben 25 sind die einzelnen Teile des Pumpengehäuses 4 fest gegeneinander verspannt.
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Das Pumpengehäuse 4 umfasst des Weiteren zwei Drucköffnungen 31, 32. Die Drucköffnung 31 ist der Niederdruckpumpe zugeordnet und wird von dem Gehäusering 10 und dem Lagerdeckel 11 begrenzt. Die Drucköffnung 32 ist der Hochdruckpumpe 9 zugeordnet und wird von dem Gehäusering 14 und dem Abschlussdeckel 15 begrenzt.
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An der Drucköffnung 31 wird mit Niederdruck beaufschlagtes Hydraulikmedium bereitgestellt. An der Drucköffnung 32 wird mit Hochdruck beaufschlagtes Hydraulikmedium bereitgestellt. Die Drucköffnungen 31, 32 sind im Wesentlichen diametral zu den Ansaugöffnungen 21, 22 angeordnet.
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Durch die Gestalt des erfindungsgemäßen Pumpengehäuses 4 kann die fluidische Fördereinrichtung 1 mit den beiden Pumpen 8, 9 auf einfache Art und Weise in einen kreiszylindermantelförmigen Einbauraum einer Hydraulikplatte eingebaut werden. Die Anordnung der Ansaugöffnungen 21, 22 ermöglicht es auf einfache Art und Weise, einen größeren Ansaugquerschnitt bereitzustellen als bei herkömmlichen Fördereinrichtungen.
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Der Gehäusering 14 der Niederdruckpumpe 8 kann im Saugbereich der Pumpe komplett geöffnet werden. Dadurch kann eine optimale Befüllung über die komplette Verzahnungsbreite der Niederdruckpumpe 8 sichergestellt werden. Der Mittensteg 20 ist optional und dient zur Versteifung beziehungsweise zur Erhöhung der Stabilität des Pumpengehäuses 4.
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Der Mittensteg 20 kann, anders als dargestellt, auch asymmetrisch angeordnet werden. Darüber hinaus können die Ansaugöffnungen 21, 22 auch über die Kontaktstelle zu den benachbarten Gehäuseteilen hinaus geöffnet werden. Durch die dargestellte Erweiterung der Ansaugöffnung 22 von dem Gehäusering 10 in den Zwischendeckel 18 wird die Befüllung der Hochdruckpumpe 9 verbessert.
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In den 3 bis 6 sieht man, dass parallel zu der Antriebswelle 6 eine Drehachse 40 angeordnet ist. Die Drehachse 40 ist auch als Welle ausgeführt und wird nur Vermeidung von Verwechselungen mit der Antriebswelle 6 als Drehachse bezeichnet.
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Die Niederdruckpumpe 8 umfasst ein Primärzahnrad 41, das drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist, und ein Sekundärzahnrad 42, das drehfest mit der Drehachse 40 verbunden ist. Die Hochdruckpumpe 9 umfasst ein Primärzahnrad 51, das drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist, und ein Sekundärzahnrad 52, das drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Die drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 6 und dem Primärzahnrad 51 der Hochdruckpumpe 9 ist in 3 durch einen Drehmomentübergabestift 55 angedeutet.
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Mindestens eines der Sekundärzahnräder 42, 52 ist so drehfest mit der Drehachse 40 verbunden, dass ein gewisser Winkelausgleich zwischen diesem Sekundärzahnrad und der Drehachse 40 ermöglicht wird. Dadurch können Toleranzen, insbesondere Teilungsfehler, ausgeglichen werden. Der Winkelausgleich kann zum Beispiel durch einen Drehmomentübergabestift ermöglicht werden, der mit einem gewissen Spiel in einer entsprechenden Aufnahme angeordnet ist.
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Zur Funktion der beiden Pumpen 8, 9 ist es jedoch nicht erforderlich, dass die beiden Sekundärzahnräder 42, 52 drehfest mit der Drehachse 40 verbunden sind. Die beiden Sekundärzahnräder 42, 52 können auch drehbar auf der Drehachse 40 angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist es möglich, dass nur eines der Primärzahnräder drehfest mit der Antriebswelle 6 verbunden ist. Über dieses Primärzahnrad kann das damit kämmende Sekundärzahnrad angetrieben werden, das drehfest mit der Drehachse 40 verbunden ist. In diesem Fall ist das weitere Sekundärzahnrad ebenfalls drehfest mit der Drehachse 40 verbunden. Über das letztgenannte Sekundärzahnrad kann dann das zweite Primärzahnrad angetrieben werden, das drehbar auf der Antriebswelle 6 angeordnet ist.
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Die unterschiedlichen Förderaufgaben der Niederdruckpumpe 8 und der Hochdruckpumpe 9 werden vorzugsweise über eine Profilverschiebung an einem der Zahnradpaare 41, 42; 51, 52 oder durch unterschiedliche Profilverschiebungen an beiden Zahnradpaaren gelöst. Darüber hinaus hat das Zahnradpaar 41, 42 der Niederdruckpumpe 8 eine geringere Zähnezahl als das Zahnradpaar 51, 52 der Hochdruckpumpe 9. Des Weiteren weist das Zahnradpaar 41, 42 der Niederdruckpumpe 8 eine größere Verzahnungsbreite als das Zahnradpaar 51, 52 der Hochdruckpumpe 9 auf.
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Die Fluidübergabestellen des Hochdruckbereichs können auf einfache Art und Weise gegenüber einem Einbauraum mit Hilfe von drei Dichtelementen 61, 62, 63 abgedichtet werden. Die Dichtelemente 61 bis 63 sind vorteilhaft als O-Ringe ausgeführt, die teilweise in entsprechenden Nuten des Pumpengehäuses 4 aufgenommen sind.
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Durch die Dichtelemente 61 bis 63 wird eine Abdichtung in radialer Richtung zwischen dem Pumpengehäuse 4 und einem Einbauraum für die Fördereinrichtung 1 erreicht. Alternativ können die Dichtelemente 61 bis 63 teilweise in entsprechende Nuten vorgesehen sein, die in der den Einbauraum darstellenden Struktur vorgesehen sind.
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Durch das dargestellte Dichtkonzept kann die Schnittstelle zur Fördereinrichtung 1 in einer Hydraulikplatte mit dem Einbauraum für die Fördereinrichtung 1 als offene Stufenbohrung ausgeführt werden. Eine ansonsten erforderliche Rückwand kann entfallen. Der Einbauraum muss also nicht als Sackloch ausgeführt werden. Zwischen dem Antriebswellenende 5 und dem Lagerdeckel 11 ist ein Wellendichtring 60 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- fluidische Fördereinrichtung
- 4
- Pumpengehäuse
- 5
- Ende
- 6
- Antriebswelle
- 8
- Niederdruckpumpe
- 9
- Hochdruckpumpe
- 10
- Gehäusering
- 11
- Lagerdeckel
- 14
- Gehäusering
- 15
- Abschlussdeckel
- 18
- Zwischendeckel
- 20
- Mittensteg
- 21
- Ansaugöffnung
- 22
- Ansaugöffnung
- 24
- Pumpenstifte
- 25
- Pumpenschrauben
- 31
- Drucköffnung
- 32
- Drucköffnung
- 40
- Drehachse
- 41
- Primärzahnrad
- 42
- Sekundärzahnrad
- 51
- Primärzahnrad
- 52
- Sekundärzahnrad
- 55
- Drehmomentübergabestift
- 60
- Wellendichtring
- 61
- Dichtelement
- 62
- Dichtelement
- 62
- Dichtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010054250 A1 [0002]
